我正在做一个自定义的malloc。我做了一个非常简单的,但现在我试图合并和分割块,以提高对 sbrk()
.当我尝试执行一个没有太多商城的自定义程序时,它可以完美地工作。但是当我尝试使用更多的mallocs或者例如命令 ls
在一些成功的分配后,当调用split函数时,它最终给出了一个奇怪的分段故障(core dumped)。
如果有任何帮助或提示,我将非常感激。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include "struct.h"
static p_meta_data first_element = NULL;
static p_meta_data last_element = NULL;
static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
#define ALIGN8(x) (((((x)-1)>>3)<<3)+8)
#define MAGIC 0x87654321
void *malloc(size_t size_bytes);
p_meta_data search_available_space(size_t size_bytes);
p_meta_data request_space(size_t size_bytes);
p_meta_data merge(p_meta_data meta_data1, p_meta_data meta_data2);
void split(p_meta_data meta_data, size_t size_bytes);
void free(void *ptr);
void *calloc(size_t num_bytes, size_t num_blocs);
void *realloc(void *ptr, size_t size_bytes);
p_meta_data search_available_space(size_t size_bytes) {
p_meta_data current = first_element;
while (current && !(current->available && current->size_bytes >= size_bytes)){
fprintf(stderr, " %zu libre %d\n", current->size_bytes, current->available);
current = current->next;
}
if (current == NULL) {
fprintf(stderr, "null\n" );
} else {
fprintf(stderr, "%zu libre %d\n", current->size_bytes, current->available);
}
return current;
}
p_meta_data request_space(size_t size_bytes) {
if (size_bytes < 122880) {
size_bytes = 122880;
fprintf(stderr, "request %zu\n", size_bytes);
}
p_meta_data meta_data;
meta_data = (void *)sbrk(0);
if (sbrk(SIZE_META_DATA + size_bytes) == (void *)-1)
return (NULL);
meta_data->size_bytes = size_bytes;
meta_data->available = 0;
meta_data->magic = MAGIC;
meta_data->next = NULL;
meta_data->previous = NULL;
return meta_data;
}
p_meta_data merge(p_meta_data meta_data1, p_meta_data meta_data2) {
if (!meta_data1 || !meta_data2) {
return NULL;
}
meta_data1->size_bytes = meta_data1->size_bytes + SIZE_META_DATA + meta_data2->size_bytes;
meta_data1->next = meta_data2->next;
if (last_element == meta_data2) {
fprintf(stderr, "gleich\n");
last_element = meta_data1;
}
meta_data2 = NULL;
return meta_data1;
}
void free(void *ptr) {
p_meta_data meta_data;
if (!ptr)
return;
pthread_mutex_lock(&mutex);
meta_data = (p_meta_data)(ptr - SIZE_META_DATA);
if (meta_data->magic != MAGIC) {
fprintf(stderr, "ERROR free: value of magic not valid\n");
exit(1);
}
meta_data->available = 1;
fprintf(stderr, "Free at %x: %zu bytes\n", meta_data, meta_data->size_bytes);
p_meta_data meta_data_prev, meta_data_next;
meta_data_prev = meta_data->previous;
meta_data_next = meta_data->next;
if (meta_data_prev && meta_data_prev->available) {
meta_data = merge(meta_data_prev, meta_data);
}
if (meta_data_next && meta_data_next->available) {
meta_data = merge(meta_data, meta_data_next);
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
void split(p_meta_data meta_data, size_t size_bytes) {
if (!meta_data) {
fprintf(stderr, "no deberia entrar\n");
return;
}
p_meta_data meta_data2;
size_t offset = SIZE_META_DATA + size_bytes;
meta_data2 = (p_meta_data)(meta_data + offset);
fprintf(stderr, "size of metadata %d", meta_data->size_bytes - size_bytes - SIZE_META_DATA);
meta_data2->size_bytes = meta_data->size_bytes - size_bytes - SIZE_META_DATA;
meta_data2->available = 1;
meta_data2->magic = MAGIC;
meta_data2->previous = meta_data;
meta_data2->next = meta_data->next;
if (meta_data == last_element) {
last_element = meta_data2;
}
meta_data->size_bytes = size_bytes;
meta_data->next = meta_data2;
return;
}
void *malloc(size_t size_bytes) {
void *p, *ptr;
p_meta_data meta_data;
if (size_bytes <= 0) {
return NULL;
}
size_bytes = ALIGN8(size_bytes);
fprintf(stderr, "Malloc %zu bytes\n", size_bytes);
// Bloquegem perque nomes hi pugui entrar un fil
pthread_mutex_lock(&mutex);
meta_data = search_available_space(size_bytes);
if (meta_data) { // free block found
fprintf(stderr, "FREE BLOCK FOUND---------------------------------------------------\n");
meta_data->available = 0; //reservamos el bloque
} else { // no free block found
meta_data = request_space(size_bytes); //pedimos más espacio del sistema
if (!meta_data) //si meta_data es NULL (es decir, sbrk ha fallado)
return (NULL);
if (last_element) // we add the new block after the last element of the list
last_element->next = meta_data;
meta_data->previous = last_element;
last_element = meta_data;
if (first_element == NULL) // Is this the first element ?
first_element = meta_data;
}
fprintf(stderr, "die differenz %zu\n", meta_data->size_bytes - size_bytes);
if ((meta_data->size_bytes - size_bytes) > 12288) {
split(meta_data, size_bytes);
fprintf(stderr,"call split\n");
}
p = (void *)meta_data;
// Desbloquegem aqui perque altres fils puguin entrar
// a la funcio
pthread_mutex_unlock(&mutex);
// Retornem a l'usuari l'espai que podra fer servir.
ptr = p + SIZE_META_DATA; //p es puntero al inicio de meta_data, y ptr es el puntero al inicio del bloque de datos en sí (justo después de los metadatos)
return ptr;
}
void *calloc(size_t num_bytes, size_t num_blocs) {
size_t mem_to_get = num_bytes * num_blocs;
void *ptr = malloc(mem_to_get);
if (ptr == NULL) {
return ptr;
} else {
memset(ptr, 0, mem_to_get);
return ptr;
}
}
void *realloc(void *ptr, size_t size_bytes) {
fprintf(stderr, "realloc\n");
if (ptr == NULL) {
return malloc(size_bytes);
} else {
p_meta_data inic_bloc = (p_meta_data )(ptr - SIZE_META_DATA);
if (inic_bloc->size_bytes >= size_bytes) {
return ptr;
} else {
void *new_p = malloc(size_bytes);
memcpy(new_p, ptr, inic_bloc->size_bytes);
inic_bloc->available = 1;
return new_p;
}
}
}
struct.h在哪里。
#include <stddef.h>
#include <unistd.h>
#define SIZE_META_DATA sizeof(struct m_meta_data)
typedef struct m_meta_data *p_meta_data;
/* This structure has a size multiple of 8 */
struct m_meta_data {
size_t size_bytes;
int available;
int magic;
p_meta_data next;
p_meta_data previous;
};
以下是对你的代码的一些评论。
m_meta_data
作为类型定义的 struct m_meta_data
并使用 m_meta_data *
到处都是?sbrk()
是正确的定义?铸 (void *)sbrk(0)
似乎表明不是这样。sbrk()
是在 <unistd.h>
在POSIX系统上。BUG 在 split()
,计算 meta_data2 = (p_meta_data)(meta_data + offset);
不正确。应该是这样的。
meta_data2 = (p_meta_data)((unsigned char *)meta_data + offset);
你应该定义 strdup()
和 strndup()
因为C库中的定义可能不会调用你重新定义的 malloc()
:
char *strdup(const char *s) {
size_t len = strlen(s);
char *p = malloc(len + 1);
if (p) {
memcpy(p, s, len + 1);
}
return p;
}
char *strndup(const char *s, size_t n) {
size_t len;
char *p;
for (len = 0; len < n && s[n]; len++)
continue;
if ((p = malloc(len + 1)) != NULL) {
memcpy(p, s, len);
p[len] = '\0';
}
return p;
}
分配的区块 malloc()
应该在64位英特尔系统上以16字节为界对齐。事实上,在64位的英特尔系统上 m_meta_data
结构在64位系统中的大小为32字节,而在32位系统中的大小为20字节。您应该调整您的 m_meta_data
对于32位系统来说,您应该检查32位系统的结构。
size_t mem_to_get = num_bytes * num_blocs;
你不要靠 void *
算术,它是一个gcc扩展。写成这样。
p_meta_data inic_bloc = (p_meta_data)ptr - 1;
在 realloc()
当扩展块的大小时,你只需提供原来的块,但你不会像你在 free()
. 你可能只是打电话 free(ptr)
,特别是由于修改 inic_bloc->available = 1;
没有得到锁似乎是危险的。
你应该检查 meta_data->available
在 free()
和 realloc()
以检测无效呼叫,防止竞技场损坏。
在 malloc()
在分配失败的情况下,你会忘记释放锁。
调用 fprintf
鎖定時的風險:如果 fprintf
电话 malloc
,你会得到一个僵局。你可能会认为打印到 stderr
不叫 malloc()
因为 stderr
是无缓冲的,但你在冒险。
当分配一个新的块时,用 sbrk()
,你应该使用 sbrk(0)
由于可能已四舍五入至倍数,因此在分配后确定实际可用的面积。PAGE_SIZE
.
你应该分割块,如果 (meta_data->size_bytes - size_bytes) > SIZE_META_DATA
. 目前的测试太宽松了。